DE1935070A1

DE1935070A1 - Elektromotor mit in seinem Gehaeuse eingebauter Kupplung

Info

Publication number: DE1935070A1
Application number: DE19691935070
Authority: DE
Inventors: Sadaynki Kajitani; Masahiro Yokoyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1968-07-12
Filing date: 1969-07-10
Publication date: 1970-02-26
Also published as: DE1935070B2; DE1935070C3; GB1247265A; US3589485A; BE735964A; JPS474654Y1

Description

Mitsubishi Denk! Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan Elektromotor mit in seinem Gehäuse eingebauter Kupplung

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit in seinem Gehäuse eingebauter Kupplung, auf dessen Motorwelle ein Schwungrad sitst, neben dem auf einer getrennten Ausgangswelle, welche durch ein hülsenartiges lager axial verschieb« bar gelagert ist, ein Kupplungerad befestigt 1st, das mit dem Schwungrad in Kontakt kommen kann, sich jedoch im Normalfall in einigem Abstand von diesem und in Kontakt mit einer im Gehäuse angebrachten Bremsscheibe befindet und mit einem Betätigungshebel, mit dessen Hilfe das hülsenftrmige lager gegen die Kraft einer Druckfeder oder in umgekehrter Richtung axial verschiebbar ist· .

Die übliche Art von Elektromotoren mit in ihrem Gehäuse eingebauten Kupplungen kann von außen lediglich in einer Richtung durch einen entsprechenden Betätigungshebel so beeinflußt werden« daß entweder die Kupplung oder die Bremse betätigt werden· Es hat sich als schwierig erwiesen, unab-

-2-009809/0277

BAD ORIGINAL

hängig von der manuellen Steuerung der Kupplung oder der Bremse das Arbeiten der Kupplung oder Bremse infolge eines von außen zugeführten elektrischen Signals zu erreichen. Wenn es daher nötig war, die Lage nachzustellen, in welcher die angetriebene Arbeitsmaschine schließlich zum Stillstand gekommen war, mußte man die Arbeitsmaschine dadurch in einer vom Antriebsmotor unabhängigen Arbeitsweise betreiben, daß man das kurze Zeitintervall, während dessen vom fe Kupplungs- auf den Bremsbetrieb oder umgekehrt geschaltet

wurde, mit großem Betätigungsgeschick ausnutzte und so manuell die vorgesehene spezielle Lage der Arbeitsmaschine nach dem Abbremsen erreichte. Eine andere Möglichkeit war die, de Kupplungs- und Bremsvorgänge mit elektrischen Mitteln durchzuführen und alle handbetätigten Vorgänge auszuschließen·

Im ersten Fall war teure Arbeit und Zeit erforderlich, um die vorbestimmte Lage der abgebremsten Arbeitsmaschine einzustellen. Dies führte besonders bei häufig erforderlichen Einstellvorgängen zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Produktion. Im zweiten Falle war es sehr } . schwierig, die empfindliche Einstellung der Kupplung zu erreichen, mit welcher ein teilweise eingekuppelter Betrieb, ein weichgefederter Anlaufbetrieb und ähnliche, den Erfordernissen des einzelnen Anwendungsfalles angepaßte Betriebsarten durchgeführt werden konnten.

Ziel der Erfindung ist es, in einem Elektromotor mit in seinem Gehäuse eingebauter Kupplung neue und verbesserte elektromagnetische Mittel vorzusehen, mit deren Hilfe die Kupplungs- und Bremsvörgänge ohne die genannten Nachteile durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

009809/0277

-3- ■

BAD ORIGINAL

mindestens eine elektromagnetische Einheit mit einem an dem hülsenartigen Lager befestigten beweglichen Eisenkern eingebaut ist, das hülsenartige Lager mittels des beweglichen Eisenkerns durch Einschalten der elektromagnetischen Einheit gegen die Kraft der Druckfeder axial bewegbar ist und daß der Betätigungshebel das hülsenförmipe Lager bei eingeschalteter elektromagnetischer Einheit nicht bewegen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Betätigungshebel an seinem inneren Ende die Form eines Joches hat, in dem zwei gegenüberliegende Schrauben befestigt sind und daß das hülsenartige bewegliche Lager zwei gegenüberliegende Löcher enthält, in welche die Schrauben ragen und mit den Lochwänden auf der vom Kupplungsrad entfernten Seite normalerweise ein Spiel bilden, welches ausreicht, um das Kupplungsrad ungehindert in Kontakt mit dem Schwungrad zu bringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden ausführlich beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Elektromotors mit angebauter Kupplung entsprechend der Erfindung, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht nach Fig. !,teilweise im Längsschnitt, welche den Zusammenhang des Betätigungshebels mit dem hülsenartigen beweglichen Lager der Kupplung zeigt;

009809/0277 "^3a"

BAD ORIGINAL

Fig. 3 eine vergrößerte Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2, teilweise im Schnitt.

Fig. 1 zeigt im einzelnen einen Elektromotor üblicher Konstruktion, bezeichnet mit der Bezugsnummer 10, auf dessen Motorwelle 12 auf der einen Seite ein Schwungrad Ik zur Ausnutzung ees Trägheitseffektes fest angebracht 1st. Eine Ausgangswelle 16 ist axial fluchtend mit der Rotorwelle 12 in deren Nähe angebracht und hat an ihrem von der Motorwelle entfernten Ende eine iiiemenscheibe 18 befestigt, über welche im Betrieb eine nicht gezeigte Arbeitsmaschine angetrieben werden kann. Ein Kupplungsrad 20 ist gegenüber dem Schwungrad I*+ fest mit seiner Nabe 22 mittels eines Keiles Zk und

009809/0277

BAD ORiGfNAt, '"'"' '''"'"'

T935070

- it -

einer am inneren Ende der Ausgangswelle 16 mit der Schraubenmutter 28 angeschraubten Ringscheibe 26 auf der Ausgangswelle befestigt. Auf beiden Außenseiten des Kupplungsrades 20 sind Ringreibbeläge 20a bzw, 20b befestigt, von denen der Ringreibbelag 20a auf der Seite des Schwungrades und im Normalbetrieb mit Abstand von diesem sitzt, während dsr andere Ringreibbelag 20b normalerweise in Kontakt mit einer Bremsscheibe 30 steht. Die Bremsscheibe 30 ist in geeigneter Form an einem Halterahmen 32 befestigt.

Wie in Pig. 1 gezeigt, 1st ein hülsenartiges bewegliches lager Jk in ein axiales Teil 36 eingepaßt. Das lager 3^ hat die Form eines Hohlzylinders, welcher aus dem Mittelteil des Halterähmens 32 rausragt und mit begrenztem axialem Bewegungsspiel koaxial zur Ausgangswelle 1.6- liegt.

Mittels zweier Kugellager 38 und 39 ist die Ausgangswelle 16 drehbeweglich innerhalb des Lagers 3¹* gelagert« Am vom Kupplungsrad 20 entfernten Ende des hülsenartig beweglichen Lagers 3^ sind zwei diametral gegenüberliegende kreisrunde Löcher *K) angeordnet. .-""·.

Um das Lager Jh und damit die Ausgangswelle 16 zur und von der Motorwelle 12 bewegen au können, ist einL-förmiger Betätigungshebel k2 teilweise außerhalb des Motorgehäuses angebracht» Im einzelnen ist der eine Arm des L-förmigen Betätigungshebels k2 drehbeweglich auf einem Lagerzapfen kk befestigtf welcher seinerseits entsprechend am Halterahmen 32 angebracht ist; das innere Ende des Hebels hat dabei die Form eines Joches, wie in Fig. 3 gezeigt. So bildet der Hebel 42 einen Gelenkmechanismus um die Achse des Lagerzapfens kk. Wie am besten aus Fig. 3 zu sehen ist, sind zwei Steuerzapfen oder Schrauben kS verstellbar so von außen in die

009iÖ9/Q27T -5.

BAD ÖfeC

beiden Zinken am Jochende des Hebels 42 geschraubt, daß sie in die entsprechenden Löcher 4o ragen und mit diesen eine drehbewegliche Verbindung darstellen. Die Schrauben 46 sind durch Gegenmuttern 48 in den Zinken des Joches gesichert.

Fig. 2 und 3 zeigen, wie die Schrauben 46 mit dem hülsenförmigen beweglichen Lager 34 in Verbindung stehen. Insbesondere aus Fig. 2 sieht man, daß normalerweise ein Spiel Y zwischen der Schraube 46 und dem Loch 40 auf der vom <upplungsrad 20 entfernten Seite/besteht, während die Schraube 46 auf der anderen Seite des Loches 40 an der Lochwand anliegt. In den einen Arm des Hebels 42 ist weiter ein Steueroder Anschlagbolzen 50 unterhalb des Lagerapfens 44 einstellbar eingeschraubt und mit einer Gegenmutter 52 gesichert. Der Anschlagbolzen 50 begrenzt die Drehbewegung des Hebels 42 in Richtung des Motorgehäuses. In der Normallage des Hebels 42 stößt der Anschlagbolzen 50 gegen den benachbarten Teil des Halterahmens 32.

Der Hebel 42 ist weiter mit einem federbetätigten Rückstellmechanismus 54 verbunden. Dieser Rückstellmechanismus besteht aus einer L-firmigen Stange 56» die mit dem einen Schenkel des L am Halterahmen 32 befestigt ist und deren anderer Schenkel locker durch den einen Arm des Hebels 42 ragt. Auf dem freien Schenkel der Zugstange 56 sitzt eine Druckfeder 58, welche mittels einer einstellbaren Flügelschraube 6p und Ringscheibe 62 gegen den Hebel 42 gedrückt wird.

Eine Vielzahl elektromagnetisch arbeitender Mechanismen oder elektromagnetischer Einheiten 64, durch welche die Erfindung besonders gekennzeichnet ist, sind auf der dem Kupplungsrad 20 abgewandten Seite und mit Abstand von der Bremsscheibe 30 angebracht. Die elektromagnetischen Einheiten 64

009809/0277

-6-

BAD Qß88«0 OAS

enthalten eine Jochplatte 66 von nahezu Z-Form. Das dem Kupplungsrad 20 zugekehrte Ende der Jochplatte 66 ist mittels eines Sicherungsringes 68 und eines radialen Vorsprungs 70 in der Form eines Kreisringes an dem hülsenartigen beweglichen Lager 3^ befestigt. Das andere Ende der Jochplatte 66 erstreckt sich im wesentlichen parallel zum radialen Wandteil 72 des Halterahmens 32. Die Jochplatte 66 ist über einen Führungsring 7^ auf dem axialen Teil 36 des Halterahmens beweglich gelagert.Eine im radialen Randteil 72 des .Halterahmens eingeschraubte und mit einer Gegenmutter 78 gesicherte Zugstange 76 reicht locker durch die Lochplatte 66. Zwischen dem der Gegenmutter 78 abgewandten Ende der Zugstange 76 und der Jochplatte 66 sitzt eine Druckfeder 80 auf der Zugstange, Diese Feder dient dazu, die Jochplatte 66 und damit das hülsenartige bewegliche Lager Jk in einer vorbestimmten Richtung so mit einer Kraft zu beaufschlagen, daß es vom Kupplungsrad 20 weggedrückt wird.

Jede der elektromagnetischen Einheiten 6k enthält weiter einen feststehenden Eisenkern 82 mit L-förmigem Querschnitt, welcher in geeigneter Weise an der Bremsscheibe 30 befestigt ist und eine Erregerwicklung 8k innerhalb des Eisenkerns 82 trägt. Ein beweglicher Eisenkern 86 ist auf der Jochplatte 66 gegenüber dem feststehenden Eisenkern 82 so befestigt, daß zwischen beiden Eisenkernen ein vorbestimmter Luftspalt entsteht.

Die so weit beschriebene Vorrichtung wird wie folgt betrieben« Der Motor 1o dreht sich. Wenn der äußere Hebelarm des Hebels k2 in Richtung des Ffeiles A in Fig. 1 gegen die Kraft der Druckfeder 58 bewegt wird, werden die Schrauben k6 um die Achse des Lagerzapfens kk gedreht und das hülsenartige Lager 34 wird gegen die Kraft der Feder 80 in Richtung der Motorwelle 12 bewegt. Hierdurch wird das Kupplungsrad 20 über das Kugellager 38 und die Nabe 22 in Rich-

009809/0277

-7-

tung des Schwungrades Ik bewegt, bis sich der Ringreibbelag 20b auf dem Kupplungsrad 20 von der Bremsscheibe 30 löst und gleichzeitig der Ringreibbelag 20a auf dem Kupplungsrad 20 mit der Oberfläche des Schwungrades Ik in Kontakt kommt. Hierdurch kann, die Drehbewegung der Motorwelle 12 über das Schwungrad 1k und das Kupplungsrad 20 auf die Ausgangswelle 16 übertragen werden, wodurch über die Riemenscheibe 18 auf der Ausgangswelle 16 die zugehörige fc Arbeitsmaschine mit hoher Drehzahl, d.h. also der Normaldrehsahl angetrieben werden kann.

Wird nun der Hebel k2 wieder losgelassen, so bewegt sich der äußere Hebelarm in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1, bis er seine ursprüngliche Lage wieder erreicht hat, in welcher der Anschlagbolzen 50 gegen den Halterahmen 32 stößt und den Rückschlag des Hebele kZ begrenzt. In diesem Falle ist der Abstand X entsprechend Fig. 2 Null.

Es wird nun angenommen, daß ö den Gesamtubstand der Ringreibbeläge 20a und 20b auf dem Kupplungsrad 20 von der jeweils zugehörigen Oberfläche des Schwungrades 1k bzw. ψ der Bremsscheibe 30 darstellt, und daß sich die Ringreibbeläge 20a und 20b um die Dicke ά{ bzw. A₂ abnÜtaen dürfen. Unter diesen Umständen sollte das maximale Spiel Y der Schraube k6 im Loch ko folgender Ungleichung genügenj

Y >_c\ + Δ ₁ +4 ₂

Weiter wird angenommen, daß das freie Ende des Anschlagbolzens 50 einen Abstand X entsprechend Fig. 2 von dem Halterahmen 32 hat, wenn bei noch nicht abgenutzten Ringreibbelägen 20a und 20b der äußere Hebelarm des Hebels kZ soweit in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 bewegt worden ist, daß sich der Ringreibbelag 20b auf dem Kupplungsrad 20 ge-

009809/0277 __8<_

BAD ORIGINAL ^J ^

rade von der Bremsscheibe 30 abzuheben beginnt, Der Abstand X soll dann der Gleichung genügen:

,■■?

dabei ist

λ. der Abstand zwischen den Achsen der Schrauben 46 und des Lagerzapfens 44,

S der Abstand zwischen den Achsen des Anschlagbolzens· 50 und des Lagerzapfens 44 entsprechend Fig· 2.

Infolge der oben beschriebenen Zurückbewegung des Hebels 42 löst sich das Kupplungsrad 20 von dem Schwungrad 14 und kommt in Kontakt mit der Bremsscheibe 30. hieraus folgt ein Abbremsen der Ausgangswelle 16 und damit der nicht gezeigten Arbeitsmaschine.

In dem Augenblick, in welchem die Ausgangswelle abgebremst wird, oder während des Bremsνorganges, wird den elektromagnetischen Einheiten 64 Energie zugeführt. Zu diesem Zweck kann ein passendes elektrisches Signal einem entsprechenden nicht gezeigten Schalter zugeführt werden, welcher dann eine zugehörige elektrische Energiequelle auf die elektromagnetischen Einheiten 64 schaltet und damit den Erregerwicklungen 84 elektrische Energie zugeführt wird. Das Material der feststehenden und beweglichen Eisenkerne 82 und 86 liegt dabei in einem geschlossenen Weg für die magnetischen Kraftlinien. Der bewegliche Eisenkern 86 wird daher vom feststehenden Eisenkern 82 angezogen und bewegt hierbei das hülsenartige Lager 34 über die Lochplatte 66 und den Sicherungsring'68 gegen die Wirkung der Druckfeder 8o in Richtung des Schwurgrades 14, bis das Kupplungsrad 20 in Kontakt mit dem Schwungrad 14 kommt. In diesem Zusammen-

009809/0277 ~9~

BAD

hang ist zu erwähnen, daß der Abstand des beweglichen Eisenkernes 86 vom festen Eisenkern 82 gleich dem oben beschriebenen Abstand Y ist. DerKontakt dss Kupplungsrades 20 mit dem Schwungrad 14 hat zur Folge, daß die Drehbewegung der Motorwelle 12 auf die Ausgangswelle 16 und damit auf die zugehörige nicht gezeigte Arbeitsmaschine übertragen wird. Unter diesen Umständen kann der Betätigungshebel 42 in seiner zurückgestellten Lage sein. Trotzdem kann sich das bewegliche lager 34 frei ψ in Richtung der Motorwelle 12 bewegen,.ohne daß die Schrauben 46 die Bewegung des Lagers behindern. Der Grund hierfür ist, daß zwischen den Schrauben 46 des Jochs und den Löchern 4o im hülsenartigen beweglichen Lager 34 auf der dem Kupplungsrad abgewandten Seite, rechts von den Schrauben in Fig. 2, das oben beschriebene Spiel Y vorhanden ist.

Wenn die zugehörige Arbeitsmaschine nach dem Abbremsen durch Loslassen des Betätigungshebels 42 oder während des Bremsvorganges ihre vorbestimmte Lage oder Drehzahl nicht erreicht hat, so kann ein bestimmtes elektrisches Signal bewirken, daß die Erregerwicklungen 84 der elektromagneti-" sehen Einheiten 64 erregt werden. Die Antriebsmaschine wird so in völlig oder teilweise gekuppelter Arbeitsweise elektrisch gesteuert, daß äie die Arbeitsmaschine antreibt und so die Arbeitsmaschine in Lage oder Drehzahl nachgestellt werden kann.

Kurz zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung auf einen Elektromotor, bei dem mit Hilfe eines Betätigungshebels ein Kupplungsrad mit einem Schwungrad in Verbindung gebracht und von diesem getrennt wird. Wenn das Kupplungsrad vom Schwungrad getrennt ist, können Elektromagnete

-10-009809/0277

bad

so eingeschaltet werden, daß das Kupplungsrad unabhängig vom Betätigungshebel mit dem Schwungrad in Verbindung gebracht wird, um so die Endstellung nach dem Abbremsen oder die Drehzahl der zugehörigen Arbeitsmaschine einzustellen.

009809/0277 BAD

Claims

Patentansprüche

lOElektromotor mit in seinem Gehäuse eingebauter Kupplung, auf dessen Motorwelle ein Schwungrad sitzt, neben dem auf einer getrennten Ausgangswelle, welche durch ein hülsenartiges Lager axial verschiebbar gelagert ist, ein Kupplungsrad befestigt ist, das mit dem Schwungrad in Kontakt kommen kann, sich jedoch im Normalfall in einigem Ab-

|) stand von diesem und in Kontakt mit einer im Gehäuse angebrachten Bremsscheibe befindet, und mit einem Betätigungshebel, mit dessen Hilfe das hülBenftrmige Lager gegen die Kraft einer Druckfeder oder in umgekehrter Richtung axial verschiebbar ist, dadurch g e k e η η ζ e lehnet, daß mindestens eine elektromagnetischeEinheit (64) mit einem an dem hülsenartigen Lager (3¹O befestigten beweglichen Eisenkern (86) eingebaut ist, das hülsenartige Lager (34) mittels des beweglichen Eisenkerns (86) durch Einschalten der elektromagnetischen Einheit (64) gegen die Kraft der Druckfeder (80) axial bewegbar ist und daß der Betätigungshebel (42) das hülsenförmige Lager (3*0 bei ein-• geschalteter elektromagnetischer Einheit (64) nicht be-

" wegen kann*
2. Elektromotor mit in seinem Gehäuse eingebauter Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge kenn ze ichne t, daß der Betätigungshebel (42) an seinem inneren Ende die Form eines Joches hat, in dem zwei gegenüberliegende Schrauben (46) befestigt sind und daß das hülsenartige bewegliche Lager (34) zwei gegenüberliegende Löcher (4o) enthält, in welche die Schrauben (46) ragen und mit den Lochwänden auf der vom Kupplungsrad (20) entfernten Seite normalerweise ein Spiel (Y) bilden, welches aisreicht, um das Kupplungsrad (20) ungehindert in Kontakt mit dem Schwungrad (14) zu bringen.

009809/0277

BAO ORIGINAL

Le e rs e i te